摘要：大型变压器日常运行具有高风险特点，同时也是电网重要组成部分，在针对大型变压器设备进行维护与检修过程中，需要明确电网运行效果，使用预防性检测方案。在设备运行中要及时完成检测与诊断，诊断工作开展的主要目的是确保设备处于安全运行状态，预防出现巨大经济损失。

关键词：大型变压器;设备运行状态监测;故障诊断

电气工程中用于供电的电网和线路，需要使用的一个关键设施是变压器，它的正常运行与否，将直接影响与之相连的输电干线的通断。因此分析总结变压器的损坏原因与检修维护方法对于电力企业来说是十分必要的。

1大型变压器设备结构特点

我国用于电气工程的变压器主要采用三相电力变压技术，这也是世界范围内广泛用于电力线路中实现变压功能的技术。变压器从结构上分为变压器箱体、油枕、低压绝缘套管与高压绝缘套管、在四周安装的风冷系统和其他零部件等。箱体内部分为三组匝数不等的绕匝线圈A相、B相、C相，在三组绕匝线圈的两端各接有高压绕组引出线与低压绕组引出线，与外壳的绝缘管套相连接后分别接入相应的线路。每个绕匝线圈的中间包裹有一块铁芯，通过电磁感应原理实现高压到低压、低压到高压的相互转化来实现变压功能，为了保证高压电流流入或流出变压器时由于线路内耗所产生的热能不会烧毁变压器的内部结构，同时也是为了确保铁芯与线圈之间的绝缘性能良好，将油枕内注入变压器油，通过管道流入铁芯与风冷系统中，通过对流散热的方式将内阻产生的内耗热能散发到空气中去。大型变压器全身大部分构件均由金属构成，且为了导电性能优异与外壳的结构稳定，无法选用抗锈程度高的合金材料替代，因此在变压器外壳内外部，要在后期工艺涂装防止锈蚀。在供电线路中变压器起到电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压等根据使用用途综合调节电路属性参数的作用。

2变压器监测技术及应用现状

变压器正常运行或故障前后均伴有“点、声、光、化、热”等多种特征信息，通过对这些特征信息的在线监测，感知并分析变压器状态，从而可发现和消除变压器的缺陷和隐患，进而避免变压器故障引发的电网安全事故。目前，工程生产实践中常用的变压器在线监测有油色谱在线监测及铁芯接地监测。

油色谱在线监测是目前相对成熟的技术，主要针对过热及放电类故障，对非热故障（如绕组变形、松动、铁芯松动等）无能为力。油色谱在线监测的缺点是反应时间过长，无法定位故障。

铁芯接地电流可反映变压器铁芯多点接地故障。将电流传感器安装在变压器铁芯上，监测变压器铁芯电流。根据铁芯电流的变化情况确定变压器铁芯接地是否正常。铁芯多点接地会造成铁芯局部过热甚至烧毁，还可能造成接地片熔断，形成悬浮电位，从而产生放电故障。

目前，大多数监测系统厂家的设备都是对单一参数进线监测，而靠单一的性能指标只能从某一侧面反映变压器的绝缘状态。为此，亟待推动多种感知手段与变压器设备融合设计，多种参数综合判定，实现数据融合互补，对于提高变压器在线监测的可靠性尤为重要。

3变压器设备在线监测系统设计

3.1硬件系统设计

大型变压器系统在线监测过程中需要明确硬件结构，其中包含计算机和其他外围设备，电子仪器测试主要使用到传感器设备和信号调节设备，这些硬件日常运行都需得到平台的支持。通过测量大型变压设备的温度，及时采集完温度数据，补充通讯中可能出现的问题，对上位机模块进行了深入的分析和处理，从而提高了温度测试和模组测量的准确性。

大型变压器设备的温度测量模块主要由多个测量单元组成，在行程测量过程中要合理设置通讯系统，将系统分成多个部分，以保证测量结果。测温装置是由红外传感器与数据转换芯片组合而成，通过遥控传感器实时监测接触部的温度，再通过数据变换方法，将采集到的电信号转换成数字模型信号。在系统设计工作的过程中，需要合理使用光电编码设备，及时处理电信号，完成数据转换和存储。

随着无线通信工作的开展，芯片质量与数据之间存在着直接的联系，无线通信模块需要一一对应，及时接收数据包，并与其他地址进行对比分析，若数据恢复与限时测试不符，系统不会作出任何反应。系统硬件设计中，主要由单片机和微处理设备进行控制，及时完成数据收集与传输，保证数据转换效果。

3.2软件部分设计

对于大型变压器状态监测和故障诊断而言，软件设计属于核心部分，在硬件设计完成后，需要根据实际情况完成软件设计，构建与系统配置相符的应用软件，软件设计需要能够实现用户定制功能以满足个性化需求。在大型变压器运行状态监测和故障诊断软件系统设计中，主要使用C语言进行软件开发，保证了程序内部拥有仿真功能和数据收集功能，设计软件程序，实现硬件控制，达到数据采集、数据分析的目的，突出软件部分设计的灵活性。使用图形语言编程的方法，保证软件设计界面更加形象直观，预防出现系统使用过于复杂的情况。

大型变压设备状态监测和故障诊断工程需要实现模拟量采样，划分不同的数据质量传输阶段，在电平处于较低状态下，快速开展模拟采样，在确定采样周期情况下实现模拟量转换，时刻保证系统处于高阻状态，通过合理的设置，将高电平转为低电平形式，合理接收转换过程中产生的数据。在软件程序设计过程中，需要重视软件开发和测试，并且还要为用户提供全新的软件体验，在大型变压器设备运行状态监测与故障诊断时，工作人员需要对软件功能进行分析，逐渐简化软件设计工程量，提升软件每个环节的设计效果，使用成熟软件设计方法，预防在软件设计中出现成本耗损问题。

4变压器新型综合在线监测技术

4.1局部放电采集单元

局部放电虽然时间短，能量也很小，但具有很大的危害性，它的长期存在将对绝缘材料产生较大的破坏作用。局部放电检测能够提前反映变压器的绝缘状况，及时发现设备内部的绝缘缺陷，从而预防潜伏性和突发性事故的发生。变压器内部发生局部放电时，其信号的频谱很宽，放电过程可激发出数百甚至数千兆赫兹的特高频电磁波信号。通过在变压器本体安装传感器获取特高频电磁波信号，可实现对局部放电的检测。特高频法抗干扰能力强、灵敏度高、实时性好且能进行故障定位，具有较好的感知效果，可根据特高频电磁波的变化情况确定变压器是否发生局部放电。

4.2通用变压器性能在线监测

变压器发生故障时造成的影响很大，因此变压器保护必须非常完善，反映变压器本体内部故障的非电量保护（如变压器的油温、绕组温度、油位、压力释放等）也必须引起足够重视。变压器油温关系到变压器绝缘材料寿命，当变压器内有机绝缘材料老化时，其机械强度降低，无法承受正常工作的外力，因此需设置变压器油温监测，通过传感器将温度信号转换为标准的4～20mA电信号接入采集单元。有资料统计表明，变压器铁芯问题在变压器故障中占比是第三位，因此设置铁芯电流传感器，传感器输出转换为标准的4～20mA电信号接入采集单元，实现铁芯接地监测。

总之，变压器故障检修需要相关的技术维护人员，按照电气设备维护技术的规范章程，做好安全防护工作后方可实施。检修维护时应当完全遵守操作规定，检测故障点位并根据故障原因做好相关的养护处理，防止再次因为同类问题导致变压器重复故障，确保变压器在供电输电线路中可以正常的在线路中工作运行。

参考文献

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